aBIOTECH | 洪登峰团队通过CRISPR/Cas9编辑ERECTA同源基因创制甘蓝型油菜理想植株结构
甘蓝型油菜（Brassica napus）是全球重要的油料作物，但植株高大、分枝复杂的特点限制了其高密度种植和机械化收割。近年来，通过改良植株结构以提高抗倒伏性和种植密度成为育种研究的热点。拟南芥中，受体激酶基因ERECTA（ER）的突变可产生矮化紧凑的株型，但其在甘蓝型油菜中的功能尚未明确。如何利用基因编辑技术精准调控油菜株型并避免对产量性状的负面影响，是当前研究的难点。
近日，华中农业大学洪登峰教授团队在aBIOTECH 发表了题为"Mutation of ERECTA homologous genes confers ideal plant architecture in Brassica napus"的研究论文。该研究通过CRISPR/Cas9技术对甘蓝型油菜BnaER、BnaERL1和BnaERL2基因进行编辑，成功创制了半矮化、花序紧凑且分枝数显著增加的突变体，为油菜理想株型育种提供了重要种质资源。
团队首先针对甘蓝型油菜BnaER、BnaERL1和BnaERL2基因的同源拷贝设计双靶点sgRNA，通过农杆菌介导的遗传转化，获得多基因拷贝共编辑的T1代突变体。表型分析结果表明，BnaER（BnaA09.ER和BnaC08.ER）双突变体植株较野生型矮化30%，花序紧凑，分枝数增加45%，角果数提升20%，且种子千粒重和含油量未受显著影响（图1-2）。此外，突变体在田间条件下保持矮化表型，并表现出更强的抗倒伏性，为机械化收割和高密度种植提供了可行性（图2I）。
图1. BnaA09.er BnaC08.er纯合突变体的表型分析
细胞学分析表明，BnaER通过调控茎皮层细胞层数和角果表皮细胞伸长来影响株型，同时其突变改变了生长素（IAA）和脱落酸（ABA）的代谢动态，揭示了激素通路与株型调控的潜在关联（图3）。
图2. Bnaer、Bnaerl1和Bnaerl2突变体的表型分析
该研究首次证实BnaER基因在甘蓝型油菜株型调控中的关键作用。突变体植株矮化紧凑、分枝力强的特性，可显著提升种植密度和机械化效率，同时避免了对种子产量的负面影响。团队计划进一步将BnaER突变体与优良亲本（如“中双11”）杂交，培育适应不同生态区的高产抗逆油菜新品种。
图3. 野生型与Bnaer突变体中植物激素含量、茎表皮和角果壁细胞的显微结构及BnaERs基因的单倍型和表型变异分析
本研究获国家重点研发计划（2022YFD1200400）和国家自然科学基金（32072099, 31971977）资助。华中农业大学生命科学技术学院已毕业硕士研究生张慧为第一作者，洪登峰教授为通讯作者，湖北工程学院生命科学技术学院顾建伟博士为共同通讯作者。
引用本文：Zhang, H., Wang, T., Gu, J. et al. Mutation of ERECTA homologous genes confers ideal plant architecture in Brassica napus. aBIOTECH (2025). https://doi.org/10.1007/s42994-025-00217-4
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